TW201638391A - 蝕刻劑組合物和利用它形成金屬圖案的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了蝕刻劑組合物和利用它形成金屬圖案的方法，所述蝕刻劑組合物包含磷酸、硝酸、乙酸、硫酸和水以便蝕刻包含鋁合金和鉬合金的多層。所述蝕刻劑組合物能夠一步蝕刻被構造成順序形成鉬合金層、鋁合金層、鉬合金層和鉬合金氧化物層的多層，並可防止光刻膠破裂和尖端形成。
Description
本發明涉及蝕刻劑組合物，其包含磷酸、硝酸、
乙酸、硫酸和水以便蝕刻包含鋁合金和鉬合金的多層，以及利用所述蝕刻劑組合物形成金屬圖案的方法。
在製作薄膜電晶體-液晶顯示器(TFT-LCD)陣列中，在基板上形成金屬線路通常包括利用濺射形成金屬層、施加光刻膠、進行曝光和顯影使得在選定的區域上形成光刻膠、和進行蝕刻，在其各個獨立的工序前後進行淨化工序。進行蝕刻工序使得利用所述光刻膠作為掩模在選定的區域上留下所述金屬層，並且所述蝕刻工序可包括利用等離子體等的乾蝕刻、或利用蝕刻液的濕蝕刻。作為TFT-LCD的線路材料的金屬通常是鋁或鋁合金。純鋁對化學品的耐受性低並且在後續加工中可引起線路黏合問題。因此，優選有用的是鋁合金，或者被構造成順序形成鋁或鋁合金層和由例如鉬、鉻、鎢、錫等製成的另一個金屬層的多層結構。
例如，鉬/鋁雙層可利用主要由磷酸組成的鋁蝕刻蝕刻劑來蝕刻，由於所述兩個層之間蝕刻速率的差異可發生鉬的突出，這樣的突出在後續加工中被乾蝕刻。
當以這種方式提供多層結構形式的用於TFT-LCD線路的金屬層時，所述濕法和乾法二者都應用，因而通常減輕了這兩種方法的弊病。
當鉬/鋁雙層利用常規的鋁蝕刻蝕刻劑濕蝕刻時，上鉬層的蝕刻速率小於鋁合金層的蝕刻速率，不利地導致差的輪廓，所述輪廓的橫截面中上鉬層突出於下鋁層之外。由於這種差的輪廓，台階覆蓋在後續加工中可能變差，並且所述上層可在傾斜側斷開，或者所述上和下金屬可能短路。在這種情況下，兩步法通常以下述的方式實行：首先進行利用鋁蝕刻蝕刻劑的濕蝕刻，然後對由於蝕刻速率不同而未被蝕刻並突出所述下層之外的上層進行乾蝕刻，這不利地使過程複雜化，從而引起例如生產率差、成本高和產品受損的問題。在這方面，本申請人提交的韓國專利申請No.1999-0041119(韓國專利申請公佈No.2001-0028729)，公開了主要由磷酸組成的蝕刻劑，其中特別設定了磷酸、硝酸和乙酸的組分比，由此可消除在橫截面中上鉬層突出於下鋁合金層之外的差的輪廓，並且可獲得達到了免去額外乾蝕刻的程度的優異輪廓，從而與常規的兩步法相比能夠簡單且經濟地蝕刻。
然而，因為所述金屬層以包括單層和多層、包含鋁或鋁合金和/或鉬或鉬合金的各種形式提供，並且另外，
隨著玻璃基板的尺寸增加，對利用常規蝕刻劑進行一步蝕刻造成了限制，並且可不利地形成尖端。
韓國專利申請案公開No.2001-0028729
因此，著眼於相關領域中存在的問題完成了本發明，本發明的目的是提供蝕刻劑組合物，其能夠一步蝕刻被構造成順序形成鉬合金層、鋁合金層、鉬合金層和鉬合金氧化物層的多層，並且防止光刻膠破裂和在上鉬合金層中的尖端形成。
本發明提供了用於蝕刻多層的蝕刻劑組合物，其包含：50至70wt%的磷酸、6至8wt%的硝酸、5至25wt%的乙酸、2至4wt%的硫酸、和餘量的水，其中包含的硝酸和硫酸的含量比為1.5至2.5：1，並且所述多層被構造成順序形成鉬合金層、鋁合金層、鉬合金層和鉬合金氧化物層。
在示例性的實施方式中，所述鉬合金層可以是鉬-鈮(MoNb)層，所述鋁合金層可以是鋁-釹(AlNd)層，並且所述鉬合金氧化物層可包括選自鉬-鈮氧化物層(MoNbO)、鉬-鈮氮化物(MoNbN)層和鉬-鈮氧氮化物層中的至少一種，其中所述鉬-鈮氧氮化物是MoNbOxNy，其中MoNbOxNy層的x和y之和是1。
在另一種示例性的實施方式中，所述多層可用作
觸控面板的橋連導線。
在又一種示例性的實施方式中，所述蝕刻劑組合物還可包括選自表面活性劑、隱蔽劑和腐蝕抑制劑中的至少一種。
另外，本發明提供了形成金屬圖案的方法，所述方法包括：在基板上形成包括鋁合金和鉬合金的多層；和利用上述蝕刻劑組合物蝕刻所述多層。
在示例性的實施方式中，所述多層可被構造成順序形成鉬合金層、鋁合金層、鉬合金層和鉬合金氧化物層。
在另一種示例性的實施方式中，可在液晶顯示器的薄膜電晶體(TFT)陣列基板上形成所述金屬圖案。
根據本發明，所述蝕刻劑組合物能夠一步蝕刻被構造成順序形成鉬合金層、鋁合金層、鉬合金層和鉬合金氧化物層的多層，並可防止光刻膠破裂和在上鉬合金層中的尖端形成。
本發明的上述和其他目標、特徵和優點將從以下結合附圖的詳細說明中更清楚地瞭解，所述附圖中：圖1示出了利用實施例1的蝕刻劑組合物蝕刻的所述多層的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像；圖2示出了利用比較例1的蝕刻劑組合物蝕刻的所述多層的SEM圖像；圖3示出了利用比較例2的蝕刻劑組合物蝕刻的所述多層的SEM圖像；
圖4示出了利用比較例3的蝕刻劑組合物蝕刻的所述多層的SEM圖像；和圖5示出了利用比較例4的蝕刻劑組合物蝕刻的所述多層的SEM圖像；
本發明涉及蝕刻劑組合物，其包含磷酸、硝酸、乙酸、硫酸和水以便蝕刻包括鋁合金和鉬合金的多層，以及利用所述蝕刻劑組合物形成金屬圖案的方法。根據本發明的蝕刻劑組合物包括特定含量比的硝酸和硫酸，因而能夠一步蝕刻包含順序形成的鉬合金層、鋁合金層、鉬合金層和鉬合金氧化物層的多層，並防止光刻膠破裂和在上鉬合金層中的尖端形成。
在下文中，將給出本發明的詳細說明。
本發明涉及蝕刻多層的蝕刻劑組合物，其包含：50至70wt%的磷酸、6至8wt%的硝酸、5至25wt%的乙酸、2至4wt%的硫酸、和餘量的水，其中包含的硝酸和硫酸的含量比為1.5至2.5：1，並且所述多層被構造成順序形成鉬合金層、鋁合金層、鉬合金層和鉬合金氧化物層。
所述多層可用作觸控面板的橋連導線。在所述多層中，所述鉬合金層可以是鉬-鈮(MoNb)層，所述鋁合金層可以是鋁-釹(AlNd)層，並且所述鉬合金氧化物層可以包括選自鉬-鈮氧化物層(MoNbO)、鉬-鈮氮化物(MoNbN)層和鉬-鈮氧氮化物(MoNbOxNy)層中的至少一種，其中鉬-鈮氧氮
化物(MoNbOxNy)層的x和y之和是1。
在所述蝕刻劑組合物中，磷酸起到氧化所述鋁合金層的作用，並且基於所述組合物的總重量，包含的量為50至70wt%。如果磷酸的量小於50wt%，則可降低所述鋁合金層的蝕刻速率，不利地產生蝕刻殘餘物。另一方面，如果磷酸的量大於70wt%，可過度增加鋁合金層的蝕刻速率，而鉬合金層的蝕刻速率可相對於此降低，因而在鉬合金層中明顯形成尖端。
在所述蝕刻劑組合物中，硝酸起到氧化所述鋁合金層和鉬合金層的表面的作用，並且基於所述組合物的總重量，包含的量為6.0至8.0wt%。如果硝酸的量小於6.0wt%，可降低鉬合金層的蝕刻速率，不利地在所述鉬合金層中形成尖端。另一方面，如果硝酸的量超過8.0%，則光刻膠可破裂，並因此可滲透化學品，不利地使所述鉬合金層和鋁合金層短路。此外，所述鉬合金層和鋁合金層可由於過蝕刻而損失，不利地失去橋連導線功能性。
為了除去所述鉬合金層中的尖端，硝酸在所述蝕刻劑中與硫酸一起以特定的含量比包含在內，並且硝酸和硫酸優選以1.5至2.5：1的含量比包含在內。
在所述蝕刻劑組合物中，乙酸起到降低磷酸黏度的作用，並且基於所述組合物的總重量，包含的量為5至25wt%。如果乙酸的量小於5wt%，則可增加磷酸黏度，使得不可能得到均勻的蝕刻特性。另一方面，如果乙酸的量超過25wt%，則可降低磷酸的黏度，因此蝕刻速率可變得
非常緩慢，此外，可遺留所述鋁合金層和鉬合金層，不利地引起缺陷。
在所述蝕刻劑組合物中，硫酸起到氧化所述鉬合金層表面的作用，並且基於所述組合物的總重量，包含的量為2.0至4.0wt%。如果硫酸的量小於2.0wt%，可降低鉬合金層的蝕刻速率，因而在所述鉬合金層中形成尖端。另一方面，如果硫酸的量超過4.0%，則光刻膠可破裂，並因此可滲透化學品，不利地使所述鉬合金層和鋁合金層短路。此外，所述鉬合金層和鋁合金層可由於過蝕刻而損失，不利地失去橋連導線功能性。
在所述蝕刻劑組合物中，水優選是去離子水，其適合於半導體加工並具有18MΩ/cm或更高的電阻率。
除上述組分之外，根據本發明的蝕刻劑組合物還可包含通常的添加劑。所述添加劑的例子可包括表面活性劑、隱蔽劑和腐蝕抑制劑。
所述表面活性劑負責降低表面張力，從而增加蝕刻均勻性。任何表面活性劑都可以使用，沒有限制，只要它能夠承受所述蝕刻劑並以相容的形式提供即可。其例子可包括陰離子、陽離子、兩性和非離子型表面活性劑。所述表面活性劑以氟基表面活性劑為例。
所述添加劑不限於此，並且為了進一步提高本發明的效果，可以任選地添加本領域中已知的其他添加劑。
另外，本發明涉及形成金屬圖案的方法，所述方法包括：在基板上形成包括鋁合金和鉬合金的多層並利用
本發明的蝕刻劑組合物蝕刻所述多層。
在本發明的優選實施方式中，所述多層被構造成順序形成鉬合金層、鋁合金層、鉬合金層和鉬合金氧化物層。所述形成金屬圖案的方法可高效地用於製作液晶顯示器的薄膜電晶體(TFT)陣列基板。
因此，利用所述蝕刻劑組合物蝕刻所述多層可以採用本領域已知的任何方法進行，例如浸漬、傾注等。所述蝕刻方法在20至50℃、並優選地30至45℃下進行。然而，蝕刻條件不限於此，並可以由本領域技術人員考慮其他加工條件和因素，根據需要適當改變。
即使當利用根據本發明的蝕刻劑組合物蝕刻大面積金屬層或多層金屬層時，也可以通過一步濕蝕刻法而不是常規的濕-乾兩步蝕刻法獲得均勻的蝕刻輪廓，有利地滿足成本和生產率要求。
本發明通過以下實施例、比較例和試驗例來詳細說明，提出它們僅僅是為了舉例說明本發明，但本發明不限於所述實施例、比較例和試驗例，並且可以被各種修改和變更。
利用在下面表1中顯示的組分和量(wt%)製備蝕刻劑組合物。
製備包含鉬-鈮(Nb)/鋁合金/鉬-鈮(Nb)/鉬-鈮氧化物層(MoNbO)的四層基板。將實施例和比較例的各蝕刻劑組合物放中噴霧蝕刻機(ETCHER(TFT)，由SEMES製造)中，然後升溫至40℃的溫度。當溫度達到40±0.5℃時，進行蝕刻工序。因此，過蝕刻(O/E)的程度基於墊部的端點檢測(EPD)被設置為30%。所述基板被放在蝕刻機中，然後經受噴霧蝕刻工序。完成蝕刻後，所述基板從蝕刻機取出，用去離子水清潔，然後利用熱風乾燥機乾燥，其後利用PR剝離劑除去光刻膠(PR)。清潔和乾燥後，利用SEM(S-4700，由HITACHI製造)對蝕刻輪廓評價傾角、MoNb尖端、蝕刻殘餘物和PR破裂。結果在下面表2和圖1至5中顯示。
從表2和圖1至4顯而易見，鉬合金層中的尖端在實施例1中沒有形成但在比較例1至3中形成。此外，在比較例4中PR破裂。
雖然已經出於說明性的目的公開了本發明的優選實施方式，但本領域技術人員將領會，在不悖離所附申請專利範圍中公開的本發明的範圍和精神之下，各種修改、添加和取代是可能的。
Claims (7)
- 一種用於蝕刻多層的蝕刻劑組合物，其包含：50至70wt%的磷酸、6至8wt%的硝酸、5至25wt%的乙酸、2至4wt%的硫酸、和餘量的水，其中包含的硝酸和硫酸的含量比為1.5至2.5：1，並且該多層被構造成順序形成鉬合金層、鋁合金層、鉬合金層和鉬合金氧化物層。
- 如請求項1的蝕刻劑組合物，其中該鉬合金層是鉬-鈮層，該鋁合金層是鋁-釹層，和該鉬合金氧化物層包括選自鉬-鈮氧化物層、鉬-鈮氮化物層和鉬-鈮氧氮化物層中的至少一種，其中該鉬-鈮氧氮化物是MoNbOxNy，其中MoNbOxNy的x和y之和是1。
- 如請求項1的蝕刻劑組合物，其中該多層用作觸控面板的橋連導線。
- 如請求項1的蝕刻劑組合物，其還包含選自表面活性劑、隱蔽劑和腐蝕抑制劑中的至少一種。
- 一種形成金屬圖案的方法，包括：在基板上形成包括鋁合金和鉬合金的多層；和利用請求項1的蝕刻劑組合物蝕刻該多層。
- 如請求項5的方法，其中該多層被構造成順序形成鉬合金層、鋁合金層、鉬合金層和鉬合金氧化物層。
- 如請求項5的方法，其中該金屬圖案在液晶顯示器的薄膜電晶體陣列基板上形成。
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